MÜHENDİSLİK JEOLOJİSİ Of Teknoloji Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Şubat.2015
JEOLOJİNİN TANIMI Jeoloji, geniş anlamı ile 1. Yerküresinin güneş sistemi içindeki konumundan, 2. Fiziksel özelliğinden ve kimyasal bileşiminden, 3. İç ve dış kuvvetlerin etkisi ile uğradığı değişikliklerden, 4. Beş milyar yıllık süre içindeki oluşum ve gelişiminden, 5. Canlıların yaratılışından günümüze kadar geçirmiş oldukları değişimlerden söz eden tarihsel bir doğa bilimidir. Jeoloji, dar anlamda 1. Özellikle ortalama kalınlığı 35 km olan katı yerkabuğunun bileşimini, 2. Organik ve anorganik gelişimi, 3. İç ve dış etkenlerle uğradığı değişiklikleri ve 4. İçerdiği yeraltı zenginliklerini konu alan bir bilim alanıdır.
Jeoloji, bir bilim olarak yer kabuğunu incelerken, bu kabuk içinde gizlenmiş bulunan maden, su, kömür ve petrol gibi çeşitli yeraltı zenginliklerinin oluşum ve dağılımını inceler. Bunlardan başka yeraltı sularının aranmasında, baraj, tünel ve yol yapımında jeolojinin ana prensiplerinden yararlanılır. Bir ülkenin ulusal gücü ve yaşam düzeyi, orada bulunan ve uygun biçimde değerlendirilen doğal kaynakların çokluğuna ve niteliğine bağlıdır. Bu bakımdan jeologların ve yerbilimcilerin günlük yaşantımızdaki ve ekonomik yaşantımızdaki önemi büyüktür.
JEOLOJİNİN KOLLARI VE MÜHENDİSLİK JEOLOJİSİ Genel Jeoloji: İç ve dış kuvvetlerin etkisi altında yerkabuğunda meydana gelen değişikliklerden ve Jeolojik zamanlar boyunca yaşamış olan canlı varlıkların değişimlerinden ve fosil denen bu canlıların taşlaşmış artıklarını konu alan bilim dalı Mineraloji ve petrografi: Yerkabuğunu oluşturan maddelerden mineral, kayaç ve madenlerden bahseden bilim dalı Maden Yatakları ve Jeokimya: Yerkabuğundaki madenlerin aranmasını, bulunmasını ve incelenmesini konu alan bilim dalı Uygulamalı Jeoloji: Yer kabuğunu oluşturan jeolojik malzemelerin mühendislik özelliklerini araştıran, yer altı sularının aranması ve işletilmesini konu alan bilim dalı Mühendislik jeolojisi jeolojik verilerin sayısallaştırılarak mühendislik işlerine uygulanması olarak tanımlanır.
YERYUVARI YER YUVARININ OLUŞUMU VE İÇ YAPISI
YER YUVARININ OLUŞUMU Dünyamızın yaklaşık olarak 4,5 milyar yıl önce oluştuğu tahmin edilmektedir. Dünyamızın küçük bir bir parçası olduğu evrenin ise 10 ile 15 milyar yıl önce oluştuğu kabul edilmektedir. Evrenin ve dünyamızın oluşumu için ileri sürülen çok sayıda teori vardır. Big Bang (Büyük Patlama) Nebula Teorisi dir.
YER YUVARININ OLUŞUMU Big Bang (Büyük Patlama) Bugün bilim camiasında en çok taraftar bulan bir görüşe göre 10-15 milyar yıl kadar önce evrendeki tüm madde ve enerji tek bir yüksek yoğunluklu noktada birikmişti. Bu madde daha sonra büyük bir patlama ile saçılarak genişledi ve dışarıya doğru incelerek galaksileri oluşturdu. Nebula Teorisi Ünlü Alman filozofu Kant tarafından 1755 de ortaya atılan bu teoriye göre güneş sistemi dönerek hareket eden gaz ve toz bulutlarının yoğunlaşması ile oluşmuştur. Son yıllarda bilhassa astronomlar tarafından elde edilen bulgular bu eski teoriyi yeniden gündeme getirmiştir.
YER YUVARININ İÇ YAPISI İç çekirdek Dış çekirdek Manto Kabuk 70 km Üst manto Okyanusal kabuk (3-10 km) Deniz Astenosfer (plastik) Kıtasal kabuk (20-90 km) Litosfer (katı) 150 km 660 km Alt Manto (katı) KABUK MANTO ÇEKİRDEK Bilindiği gibi dünyamız iç içe geçmiş zarflardan oluşan bir iç yapıya sahiptir. Farklı fiziksel özelliklere sahip olan bu zarfların sıcaklığı Dünya'nın çekirdeğine doğru giderek artmaktadır.
Yeryuvarı değişik bileşimli kayaçlardan oluşmuş bir kabuk ile çevrilmiştir. Bu kabuğun ortalama kalınlığı karalarda 35 km okyanus diplerinde ise 8-10 km'dir. Kabuğu oluşturan kayaçlar belirgin biçimde birbirinden farklı iki grupta toplanmıştır.
Birinci grupta granit, mermer, kumtaşı ve kireçtaşı gibi ortalama yoğunluğu 2.7 gr/cm 3 olan hafif kayaçlar bulunur. Bunlar silisyum oksit (%65-75) ve alüminyum oksitçe zengin olan bu kayaçlara sial denir. İkinci grupta ise bazalt cinsinden koyu renkli ve ortalama yoğunluğu 3.0-3.5 gr/cm 3 olan ağır kayaçlar yer alır. Bu gruptaki kayaçlara sima denir ve demir oksit ve magnezyum oksit bileşimlerinde önemli bir yer tutar.
YER YUVARININ İÇ YAPISI KABUK Dünyamızın en dış katmanıdır. Tümü ile katı kayalardan oluşan Litosferin üst kesimini oluşturur. Ortalama kalınlığı kıtaların bulunduğu kesimlerde 35km, okyanusların altında ise 10 km.dir. 70 km Üst manto Okyanusal kabuk (3-10 km) Deniz Astenosfer (plastik) Alt Manto (katı) Kıtasal kabuk (20-90 km) Litosfer (katı) 150 km 660 km KITASAL KABUK Kıtasal kabuk 20-90 km arasında kalınlığa sahiptir. Silisyumca zengin (%55-63) granitik bileşimli kayalardan oluşur. Ortalama yoğunluğu 2.7 gr/cm 3, ortalama yaşı 2 milyar yıldır. Basınç ve sıcaklığı derine doğru artar. OKYANUSAL KABUK Kalınlığı 5-15 km arasında değişir. Magnezyum ve demir açısından zengin mafik ve ultramafik kayalardan oluşur. Ortalama yaşı 0.1 milyar yıldır. Yoğunluğu 2.8-3.0 gr/cm 3 tür.
YER YUVARININ İÇ YAPISI Okyanus diplerinde sial (hafif kayaçlar) hemen hemen hiç mevcut olmadığı, buralarda ince ve gevşek bir sediment örtüsünün altında bazalt bileşimli bazik kayaçların (sima) bulunduğu tespit edilmiştir. 70 km Üst manto Okyanusal kabuk (3-10 km) Deniz Astenosfer (plastik) Alt Manto (katı) Kıtasal kabuk (20-90 km) Litosfer (katı) 150 km 660 km
YER YUVARININ İÇ YAPISI Manto Manto yer çapının yarısını, yer hacminin %83 ünü, yer kütlesinin %67 sini oluşturur. Manto kendi içerisinde 2 katmana ayrılır. Üst manto litosferin alt kesimleri ve astenosferi içerir. Alt manto ise daha yoğun kayalardan oluşur. Okyanusal kabuk Derinlik (km) Litosfer (katı) Astenosfer (Sıcak ve zayıf zon) Kıtasal kabuk Üst manto Astenosfer litosferden keskin ve sismik olarak son derece belirgin bir sınırla ayrılır. Bu sınıra Moho Süreksizliği adı verilir.
YER YUVARININ İÇ YAPISI Çekirdek Çekirdek kendi içerisinde 2 katmana ayrılır. Dış Çekirdek 2270 km yarı çapındadır. Başlıca ergimiş demir (%90-92) ve nikel'den (%8-10) karışımından oluşur. Yoğunluğu 10-12.3 g/cm 3 dür. Sıvı olduğu için sismik dalgalar içerisinden geçemez. İç Çekirdek 1216 km yarıçapında olup iç çekirdeğin aksine katıdır. (kristal halinde Fe/Ni karışımı) 4500-7000 o C sıcaklığa sahiptir. Yoğunluğu ise 13.3-13.6 gr/cm 3 tür.
Litosfer ile Astenosfer arasındaki sınır bir süreksizlik yüzeyi olup buna Mohoroviçiç Süreksizliği veya M süreksizliği veya kısaca moho denir. Litosfer bir çok parçalara ve levhalara bölünmüş olup astenosfer üzerinde yılda 2-5 cmlik bir hızla hareket etmektedir. Moho'nun derinliği kıtalarda, yüksek dağlık bölgelerde 35-40 km, okyanuslar altında ise 8-10 km'dir. Mantodan dış çekirdeğe geçilen sınır ise S dalgalarını hiç geçirmez. Bu süreksizlik sınırına da WIECHERT-GUTENBERG süreksizliği denir.
KONVEKSİYON AKIMLARI Dünyamız sürekli olarak ısı kaybetmektedir. İç kesimlerde yüksek olan yer sıcaklığı konveksiyon akımları ile yukarıya taşınmakta, yukarıda soğuyan kesim yoğunluğu arttığı için tekrar aşağı dönmekte böylece sürekli bir döngü sağlanmaktadır. Okyanusal Kabuk Kıtasal Kabuk Plastik halde hareket etme yeteneğine sahip olan Astenosfer konveksiyon akımları ile farklı yönlere doğru hareket ederken üzerinde yer alan ve yoğunluğu daha az olduğu için Astenosfer üzerinde yüzmekte olan Litosferi yavaş bir şekilde (her sene birkaç santimetre) farklı yönlere hareket ettirmektedir. Litosferin farklı yönlerde hareket eden bu parçalarına Levha adı verilir.
KONVEKSİYON AKIMLARI Plakaların Hareketi Konveksiyon akımları sonucunda, bu levhaların birbirlerine göre hareketi yaklaşma, uzaklaşma ve sürtünme şeklinde gerçekleşir ve bu hareket depremlere neden olur.
DÜNYAMIZIN SİSTEMLERİ Dünya'nın en dışını saran Atmosfer'den en içindeki çekirdeğine kadar bir kesit alınırsa farklı fiziksel özelliklere sahip katmanlardan oluştuğu görülür. Bu katmanların her biri içerisinde çeşitli olaylar cereyan etmektedir. İÇ DİNAMİK DIŞ DİNAMİK
DÜNYAMIZIN SİSTEMLERİ Dış Dinamik Dünya'nın en dış katmanı olan Atmosfer ve Hidrosfer içerisinde meydana gelen olayları çoğunlukla günlük hayatımızda takip edebilmekteyiz. Yağmur, kar, rüzgar gibi olaylar Dünya'nın bugün üzerinde yaşadığımız en dış katı kesimini etkilemekte onun aşınmasına, ayrışmasına, aşınan bu malzemenin taşınmasına ve fiziksel koşulları uygun ortamlarda birikmesine neden olmaktadır. ÇÖLLER DALGALAR Dünyamızın en dış katmanında meydana gelen bu olaylar topluca Dış Dinamik adı ile bilinirler.
DÜNYAMIZIN SİSTEMLERİ İç Dinamik Dünyamızın üzerinde yaşadığımız kesiminden çekirdeğine kadar olan Katı Arz kesimi içerisinde de çeşitli olaylar cereyan etmektedir. İnsan ömrüne oranla son derece yavaş olan bu hareketlerin çoğu gözle izlenebilir nitelikte değildir. Depremler ve volkanlar bu hareketlerden insan hayatına etki eden ve gözlemlenebilen iki tanesidir. VOLKANLAR Dünyanın iç kesiminde meydana gelen bu hareketlerin tümü İç Dinamik adı ile bilinir.